Explorando Materiais: Arena Cinética

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Explorando	
  materiales:	
  Arena	
  cinética	
  
¡Intenta	
  esto!	
  
1. Juega	
  con	
  la	
  arena	
  en	
  ambas	
  bandejas.	
  Presiónala.	
  Agárrala.	
  
Déjala	
  caer	
  lentamente	
  entre	
  tus	
  dedos.	
  ¿Qué	
  sucede?	
  
¿Qué	
  observas	
  acerca	
  de	
  estas	
  arenas	
  diferentes?	
  
2. Usa	
  las	
  herramientas	
  para	
  hacer	
  pequeñas	
  esculturas	
  de	
  
arena.	
  ¿Las	
  esculturas	
  mantienen	
  sus	
  formas?	
  ¿Qué	
  pasa	
  si	
  
no	
  las	
  tocas	
  por	
  un	
  rato?	
  ¿En	
  qué	
  se	
  diferencia	
  el	
  
comportamiento	
  de	
  las	
  dos	
  arenas?	
  
	
  
	
  
¿Qué	
  sucede?	
  
	
  
	
  
	
  
Una	
  de	
  las	
  arenas	
  (Kinetic	
  SandTM)	
  ha	
  sido	
  recubierta	
  con	
  una	
  capa	
  delgada	
  de	
  
polímero.	
  La	
  capa	
  de	
  polímero	
  es	
  tan	
  fina	
  que	
  un	
  grano	
  de	
  arena	
  se	
  ve	
  y	
  se	
  siente	
  igual	
  
que	
  la	
  arena	
  normal,	
  ¡pero	
  cuando	
  tienes	
  un	
  recipiente	
  lleno	
  de	
  ella	
  se	
  comporta	
  de	
  
manera	
  muy	
  diferente!	
  El	
  recubrimiento	
  de	
  polímero	
  que	
  le	
  da	
  a	
  la	
  arena	
  estas	
  
propiedades	
  únicas	
  se	
  llama	
  polidimetilsiloxano	
  (PDMS).	
  	
  
El	
  recubrimiento	
  de	
  PDMS	
  hace	
  que	
  la	
  arena	
  cinética	
  se	
  comporte	
  como	
  arena	
  mojada.	
  
Puedes	
  esculpir	
  y	
  construir	
  con	
  ella,	
  pero	
  con	
  el	
  tiempo,	
  las	
  creaciones	
  hechas	
  con	
  
arena	
  cinética	
  se	
  separan	
  y	
  la	
  arena	
  se	
  mueve	
  en	
  formas	
  interesantes	
  y	
  sorprendentes.	
  
Creemos	
  que	
  este	
  extraño	
  comportamiento	
  se	
  debe	
  a	
  que	
  el	
  recubrimiento	
  de	
  
polímero	
  hace	
  que	
  la	
  arena	
  se	
  adhiera	
  a	
  sí	
  misma.	
  De	
  esta	
  manera	
  cuando	
  un	
  grano	
  de	
  
arena	
  se	
  mueve,	
  aunque	
  sea	
  un	
  poco,	
  jala	
  a	
  otros	
  granos	
  también.	
  
PDMS	
  no	
  sólo	
  se	
  utiliza	
  en	
  la	
  arena	
  cinética,	
  se	
  utiliza	
  en	
  muchos	
  productos	
  comerciales,	
  incluyendo	
  repelentes	
  a	
  
base	
  de	
  agua,	
  aceites	
  lubricantes,	
  ¡y	
  gotas	
  antigases	
  para	
  bebés!	
  
¿Por	
  qué	
  es	
  nanotecnología?	
  
La	
  forma	
  en	
  que	
  un	
  material	
  se	
  comporta	
  en	
  la	
  macroescala	
  se	
  ve	
  afectada	
  por	
  su	
  estructura	
  a	
  escala	
  
nanométrica.	
  	
  No	
  puedes	
  	
  ver	
  o	
  sentir	
  la	
  nano	
  capa	
  de	
  PDMS	
  en	
  la	
  arena	
  porque	
  es	
  muy	
  delgada,	
  pero	
  se	
  puede	
  
observar	
  que	
  la	
  arena	
  cinética	
  se	
  comporta	
  de	
  forma	
  diferente	
  a	
  la	
  arena	
  normal.	
  
Los	
  polímeros	
  son	
  importantes	
  en	
  la	
  investigación	
  en	
  el	
  campo	
  de	
  la	
  
nanotecnología.	
  Por	
  ejemplo,	
  los	
  científicos	
  de	
  la	
  Universidad	
  de	
  Massachusetts	
  
Amherst	
  han	
  utilizado	
  PDMS,	
  así	
  como	
  otros	
  polímeros	
  blandos,	
  para	
  hacer	
  un	
  
material	
  conocido	
  como	
  GeckskinTM.	
  
Las	
  increíbles	
  propiedades	
  adhesivas	
  de	
  Geckskin	
  se	
  inspiraron	
  en	
  los	
  gecos	
  reales	
  
que	
  están	
  en	
  la	
  naturaleza.	
  Los	
  gecos	
  pueden	
  caminar	
  en	
  las	
  paredes	
  y	
  se	
  aferran	
  a	
  
los	
  techos,	
  gracias	
  a	
  los	
  diminutos	
  vellos	
  de	
  tamaño	
  nanométrico	
  que	
  tienen	
  en	
  las	
  
patas.	
  Geckskin	
  imita	
  estos	
  diminutos	
  vellitos.	
  Los	
  gecos	
  también	
  deben	
  ser	
  
capaces	
  de	
  levantar	
  los	
  dedos	
  de	
  las	
  patas	
  y	
  volver	
  a	
  bajarlos.	
  Los	
  fuertes	
  tendones	
  
de	
  sus	
  pies	
  les	
  permiten	
  hacer	
  esto.	
  Geckskin	
  también	
  utiliza	
  telas	
  fuertes	
  y	
  rígidas	
  
que	
  actúan	
  como	
  tendones	
  sintéticos	
  para	
  jalar	
  el	
  polímero	
  blando.	
  	
  
Los	
  científicos	
  e	
  ingenieros	
  a	
  menudo	
  tratan	
  de	
  imitar	
  a	
  la	
  naturaleza	
  cuando	
  están	
  
desarrollando	
  nuevos	
  productos,	
  a	
  esto	
  lo	
  llamamos	
  biomimética.	
  La	
  biomimética	
  	
  
	
  
	
  
	
  
Los	
  dedos	
  de	
  las	
  patas	
  del	
  geco	
  
tienen	
  vellos	
  diminutos,	
  de	
  
tamaño	
  nanométrico,	
  que	
  le	
  
permiten	
  caminar	
  sobre	
  las	
  
paredes	
  y	
  aferrarse	
  a	
  los	
  techos.	
  
es	
  especialmente	
  importante	
  en	
  la	
  nanotecnología,	
  donde	
  los	
  ingenieros	
  la	
  están	
  utilizando	
  para	
  crear	
  nuevas	
  
pantallas	
  electrónicas,	
  drogas,	
  pequeños	
  robots	
  y	
  recubrimientos	
  protectores.
	
  
Learning	
  objectives	
  
1. The	
  way	
  a	
  material	
  behaves	
  on	
  the	
  macroscale	
  is	
  affected	
  by	
  its	
  structure	
  on	
  the	
  nanoscale.	
  	
  
2. Nanotechnology	
  takes	
  advantage	
  of	
  special	
  properties	
  at	
  the	
  nanoscale	
  to	
  create	
  new	
  materials.	
  
Materials	
  	
  
• Play	
  sand	
  
• Kinetic	
  SandTM	
  	
  
• 2	
  trays	
  
• Sand	
  toys	
  
	
  
Kinetic	
  SandTM	
  is	
  available	
  from	
  Waba	
  Fun,	
  www.wabafun.com.	
  
Play	
  sand	
  is	
  available	
  through	
  home	
  improvement	
  stores,	
  such	
  as	
  Lowe’s,	
  www.lowes.com.	
  
Notes	
  to	
  the	
  presenter	
  
Kinetic	
  SandTM	
  was	
  originally	
  developed	
  by	
  a	
  Sweden-­‐based	
  arts	
  and	
  crafts	
  company	
  called	
  Delta	
  of	
  Sweden.	
  The	
  
process	
  for	
  making	
  this	
  product	
  is	
  proprietary.	
  We	
  know	
  that	
  the	
  special	
  sand	
  is	
  coated	
  with	
  a	
  nano-­‐thin	
  layer	
  of	
  
polydimethylsiloxane	
  (PDMS),	
  but	
  we	
  don’t	
  know	
  the	
  exact	
  recipe	
  or	
  procedure.	
  
Before	
  beginning	
  this	
  activity,	
  fill	
  one	
  of	
  the	
  two	
  trays	
  with	
  play	
  sand	
  and	
  the	
  other	
  with	
  Kinetic	
  SandTM.	
  You	
  can	
  
reuse	
  the	
  Kinetic	
  SandTM	
  and	
  the	
  play	
  sand	
  when	
  the	
  activity	
  is	
  over,	
  just	
  carefully	
  transfer	
  them	
  into	
  storage	
  
containers	
  or	
  plastic	
  bags.	
  When	
  visitors	
  are	
  playing	
  with	
  the	
  sand,	
  and	
  during	
  clean	
  up,	
  minimize	
  cross-­‐
contamination	
  between	
  the	
  two	
  sands!	
  
Important:	
  Don’t	
  let	
  the	
  Kinetic	
  SandTM	
  get	
  wet!	
  It	
  won’t	
  ruin	
  the	
  sand,	
  but	
  it	
  will	
  change	
  its	
  properties.	
  If	
  it	
  does	
  get	
  
wet,	
  just	
  be	
  sure	
  to	
  leave	
  it	
  out	
  to	
  dry.	
  
Related	
  educational	
  resources	
  
The	
  NISE	
  Network	
  website	
  (www.nisenet.org)	
  contains	
  additional	
  resources	
  to	
  introduce	
  visitors	
  to	
  nanomaterials	
  
and	
  consumer	
  products	
  enabled	
  by	
  nanotechnology:	
  	
  
• Public	
  programs	
  include	
  Aerogel,	
  Future	
  of	
  Computing,	
  Ink	
  Jet	
  Printer,	
  Magic	
  Sand,	
  Nanoparticle	
  Stained	
  
Glass,	
  Sand,	
  Plants	
  and	
  Pants,	
  and	
  Nanosilver:	
  Breakthrough	
  or	
  Biohazard?	
  
• NanoDays	
  activities	
  include	
  Exploring	
  Materials—Ferrofluid,	
  Exploring	
  Materials—Liquid	
  Crystals,	
  Exploring	
  
Materials—Thin	
  Films,	
  Exploring	
  Products—Nano	
  Fabrics,	
  and	
  Exploring	
  Products—Sunblock.	
  	
  
• Media	
  include	
  Everything	
  is	
  Made	
  of	
  Atoms,	
  Zoom	
  into	
  a	
  Computer	
  Chip,	
  and	
  Multimedia	
  Zoom	
  into	
  a	
  
Nasturtium	
  Leaf.	
  
• Exhibits	
  include	
  Bump	
  and	
  Roll,	
  Changing	
  Colors,	
  and	
  Nanotechnology—Fact	
  or	
  Fiction?	
  
Credits	
  and	
  rights	
  
Image	
  of	
  Geckskin	
  courtesy	
  of	
  A.	
  Crosby	
  and	
  D.	
  Irschick,	
  University	
  of	
  Massachusetts	
  Amherst. 
	
  
This	
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  was	
  supported	
  by	
  the	
  National	
  Science	
  Foundation	
  under	
  AwardNo.	
  0940143.	
  Any	
  opinions,	
  findings,	
  
and	
  conclusions	
  or	
  recommendations	
  expressed	
  in	
  this	
  program	
  are	
  those	
  of	
  the	
  author	
  and	
  do	
  not	
  necessarily	
  
reflect	
  the	
  views	
  of	
  the	
  Foundation.	
  
	
  
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  2014,	
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